盖板件高效铣削表面粗糙度预测与工艺参数优化

为了保证7075铝合金盖板件铣削表面质量和提高铣削加工效率,进行工艺参数优化,通过响应曲面法(RSM)构建铣削加工表面粗糙度预测模型,分析铣削工艺参数对表面粗糙度的影响规律。基于表面粗糙度预测模型建立高效铣削工艺参数优化目标方程,采用改进的粒子群算法(PSO)对目标方程进行优化,运用优化后的工艺参数对某盖板件进行铣削加工。试验结果表明:采用优化后的工艺参数进行盖板件铣削加工可以满足表面粗糙度要求,验证了预测模型的准确性和改进PSO方法的可行性。

基于RTCP控制算法的叶片加工六轴砂带磨床优化设计

基于叶片型面磨削工艺参数及工艺过程确定机床各坐标轴运动性能和磨削接触压力,进行叶片加工砂带磨床优化设计和频率分析。采用RTCP算法和传动链独立的算法结构模式,建立转轴数学模型、工件传动链算法库以及刀具传动链算法库。对设计的机床伺服速度进行测试,优化机床结构薄弱环节,满足叶片型面及全特征型面磨削要求。通过有限元分析研究X,Y,Z轴的变形量,计算六轴砂带磨床1阶~6阶的固有振动频率,并进行分析和优化,提高了叶片磨削的轮廓精度,加工经济效益显著。

润滑条件对TC4钛合金切削加工影响的实验研究

为了研究冷却润滑条件及切削参数对TC4钛合金的切削力和表面粗糙度的影响,分别开展CMQL、冷风、浇注式冷却润滑条件的TC4钛合金高速切削实验、四种不同润滑环境的粗/半精/精加工实验以及CMQL条件下TC4钛合金正交切削试验,通过单因素分析和正交试验法研究冷却润滑条件及切削参数对切削加工性的影响。研究表明:CMQL冷却润滑条件可在TC4钛合金高速切削时有效降低切削阻力和改善表面粗糙度,并在高速精车削阶段体现出降低切削阻力的优势。考虑CMQL条件下高速精车TC4钛合金加工效率,最佳参数组合为较高的切削速度、较小的精加工余量和合适范围内较大的进给量。

基于切削仿真的缸体进排气面铣削优化

针对缸体进排气面凸台铣削余量大、刀具耐用度低的技术问题,运用切削仿真技术对铣削参数进行分析。在确保切削负载、切削温度的前提下,通过优化加工程序提升加工效率和刀具耐用度。

低刚度薄壁件铣削加工刀具破损及表面质量分析

为分析低刚度薄壁在切削过程中的情况,进行了低刚度薄壁的小径向浸入比切削试验,通过实时监测的方式同步采集薄壁厚度方向的加速度信号和XYZ三个方向的切削力信号,并且通过超景深显微镜对刀具的磨损破损状况及加工表面质量进行观测。试验发现:薄壁刚度较低时,切削振动剧烈,加速度值和X方向的切削力随着进给速度的增大而快速增大;薄壁振动会导致刀具刀刃部分破损现象早于磨损发生,出现多处块状掉落;薄壁顶部因其更弱的刚度导致大量的长条状凸起,严重影响表面质量,且薄壁表面下部加工质量明显优于上部;低刚度时采用逆铣比顺铣更能适当降低切削力并减少毛刺的出现。

基于转像激光立体视觉的油管接箍内螺纹参数检测

油管接箍是油田钻井用重要连接工具,其内螺纹质量对于油气安全开采至关重要。针对现有油管接箍内螺纹接触式检测方法效率低、磨损大、光谱共焦等非接触式方法测量可达性差的问题,提出基于转像激光立体视觉的油管接箍内螺纹参数检测系统与方法,利用激光和反射镜实现内螺纹牙型轮廓的强化和转角窥视,借助已标定的相机模型参数,通过立体视觉和旋转进给重构纵截面中双侧牙型的三维点云,经进一步处理,从三维点云中计算出内螺纹螺距、齿高和锥度三项几何参数。依据美国石油协会(API)标准规定的参数容限范围实现油管接箍内螺纹质量的判定,研制出视觉系统,并与传统量具在相同工况下测量27/8与31/2英寸两种规格的油管内螺纹几何参数,结果表明,提出的视觉系统可实现内螺纹多项参数的一体化高精、高效测量,满足工业现场需求。

超声振动切削对残余应力影响的数值分析

利用AdvantEdge FEM软件对YG6X刀具加工Ti6Al4V合金进行一维和二维超声振动切削仿真,分析超声振动参数对残余应力的影响。模拟仿真表明:一维X向振动时,振动频率和振动幅度对残余应力影响不明显,最大压应力和压应力区深度增大不明显;一维Y向振动时,振动频率越小,残余压应力和压应力区深度越大,振动幅度越大,残余压应力越大,压应力区深度越大;二维振动通过极差分析确定A_(1)B_(1)C_(3)为最佳组合,振动参数对残余应力的影响由大到小依次为A_(y)>(F_(x),F_(y))>A_(x)。结果证明,超声振动切削可以增大工件表层残余应力,改善工件的耐磨性和疲劳强度。

基于有限元分析的走刀策略对铝合金薄壁筋铣削仿真工艺研究

铝合金薄壁筋具有弹载计算机结构件的典型特征,其结构简单但整体刚性差,在加工过程中极易产生加工变形,影响工件的加工精度。为合理选择走刀策略,使用ABAQUS软件对铝合金薄壁筋铣削过程进行有限元仿真建模,分析了不同走刀策略下铣削过程中的铣削力及工件铣削后的变形情况。同时设计对照试验组进行试切验证,通过三坐标测量仪分别测量了薄壁筋在不同走刀策略下的形变,验证了仿真分析结果的正确性。

超声滚压对激光选区熔化铝锂合金残余应力的影响模拟研究

研究了铝锂合金试样激光选区熔化残余应力分布以及超声滚压对其应力场的影响。先后建立了单道扫描模型、试样模型以及超声滚压模型;分析了单道扫描模型的温度历史,并将此温度历史扩展至试样的沉积层,最终通过热力耦合与显示动力学分析获得激光选区熔化和超声滚压后的残余应力分布。结果表明,激光选区熔化试样顶部与四周出现了较大的残余拉应力;在超声滚压作用下,试样表层产生了高频振荡的应力场,并产生了较大的瞬时应力;试样表面残余拉应力转化为压应力,随着深度增加,残余压应力先增大后逐渐减小并逐渐转变为拉应力,最终恢复至激光选区熔化后的应力状态;模拟预测的结果与试验结果吻合较好,具有合理的精度。

高应变速率下TB6钛合金在绝热剪切带内的晶粒瞬间细化机制

采用分离式霍普金森压杆装置对TB6钛合金帽型试样进行室温动态加载试验,通过微观组织表征技术对绝热剪切带内的微观结构特征进行观察,研究高应变速率下TB6钛合金绝热剪切带内的晶粒瞬间细化机制。TEM观察结果表明:绝热剪切带中晶粒的瞬时细化是三种机制共同作用的结果。第一种机制是由于位错的快速运动、增殖以及塞积促使晶粒内部产生应力集中现象,最终在此现象的作用下形成裂纹、断裂以及细晶;第二种机制是通过增大晶粒内部的颈缩程度迫使细晶形成;在转动态再结晶机制的作用下,绝热剪切带的中心区域形成100nm的细小等轴晶。

基于有限元仿真的钛合金喷丸技术应用综述

喷丸强化工艺作为一种常用的表面强化技术,在钛合金相关零部件的表面强化中起到重要作用,有限元技术在探究喷丸强化工艺机理和强化效果中应用广泛。目前,多数喷丸仿真研究都是以钢和铝合金为材料,以钛合金为材料的喷丸仿真研究相对较少。本文总结了国内外学者关于钛合金传统喷丸仿真技术、钛合金新型喷丸仿真技术以及钛合金传统喷丸技术与新型喷丸仿真技术的联系,并对钛合金喷丸仿真方面的发展趋势进行展望。

石墨烯/铜混合纳米流体对微量润滑车削304不锈钢的影响

为了揭示纳米粒子的协同作用机理,以少层石墨烯为载体,纳米铜作为负载金属粒子,在可生物降解润滑油基础上,分别采用分子水平混合和机械混合方法制备了石墨烯/铜混合纳米流体。在确定的石墨烯/铜比例及纳米粒子的质量分数条件下,进行了微量润滑切削AISI 304不锈钢的单因素试验研究。结果表明,配方合适的分子水平混合纳米流体协同润滑作用优于机械混合纳米流体,MQL加工时可降低切削温度,提高表面质量,减小刀具磨损。

半刀宽插铣冲击力有限元分析与实验研究

半刀宽插铣是一种常见的型腔加工方式,在顺铣切入和逆铣切出时由于刀—屑接触宽度突变会产生较大冲击,严重影响刀具使用寿命。通过有限元计算与实验相结合的方式,对半刀宽逆铣加工中的冲击力学行为进行研究。以40Cr合金钢为研究对象,建立半刀宽逆铣有限元计算模型,根据加工中刀—屑接触宽度与切削力的变化特点,以刀—屑接触宽度发生突变对应时刻的切向力表征冲击力,采用极差分析法与单因素分析法研究各切削参数对刀具冲击力的影响规律,并通过实验验证了模型的有效性。实验结果表明,仿真与实验冲击力的相对误差在10%以内,证明该有限元模型可用于半刀宽插铣冲击力预测和切削参数优化;冲击力与插铣步距和每齿进给量成正比,随着切削速度的增加,冲击力先增加后减小。

小型推进器转轮五轴数控加工

以小型推进器转轮的五轴数控加工为研究对象,根据曲面造型理论进行转轮的三维数字化建模,并进行数控加工工艺规划和编程,基于双转台型五轴数控机床重点提出了具有RTCP功能的后置处理器开发关键技术,通过国内自主生产的双转台五轴联动加工中心完成小型推进器转轮的加工。经检测,加工的推进器转轮样件满足质量要求,验证了刀具路径和后置处理器的正确性和可靠性。充分发挥了五轴数控机床的加工潜能,同时也为其他类似复杂曲面类零件五轴数控加工提供了可借鉴的方案。

不锈钢材料ELID精密磨削加工机理及工艺实验研究

不锈钢材料因其化学性能稳定、机械强度高被广泛应用在工业生产及各类工具中。不锈钢材料在传统磨削加工中存在导热性差、韧性大、热强度和线膨胀系数高等问题,导致工件成品精度低、表面质量差且容易烧伤。本文采用ELID磨削技术对铁素体不锈钢材料进行精密磨削加工实验,通过正交实验探究加工工艺参数对加工表面质量的影响规律,获得最优工艺参数组合并进行实验验证。实验结果表明,采用最优工艺参数组合(砂轮磨粒粒度1200#,砂轮进给量0.02mm/r,砂轮线速度2200r/min,电解电流4A)可实现不锈钢材料的ELID精密磨削加工,获得样件表面粗糙度Ra为0.165μm,比传统磨削粗糙度降低了64%,且加工表面无烧伤。

硬质合金材料加工研究进展

硬质合金材料具有硬度高、强度高、化学稳定性强、冲击韧性高以及耐磨性好等优异材料特性,是现代工业生产以及新技术开发等领域中具有良好发展前景的工具材料和结构材料。但硬质合金材料的高脆性、低断裂韧性等缺陷使得硬质合金的机械加工性能非常差,成为其发展的重大阻碍,并且硬质合金加工表面易产生裂纹和凹坑,使工件表面质量下降并且影响加工性能,是典型难加工材料。本文对硬质合金的分类、性能及切削加工特点进行分析,并对硬质合金材料的加工研究现状和各种加工工艺方法的优缺点、发展趋势、存在问题及其对硬质合金表面质量的影响进行研究总结,以期为精密高效加工硬质合金提供参考依据。

易切削钢Te元素含量对其切削表面形貌的影响研究

采用硬质合金刀具对三种不同Te元素含量的易切削钢12L14,12L14+Te(0.017),12L14+Te(0.05)进行切削实验,研究其已加工表面形貌状态及原因。试验研究结果表明:12L14+Te(0.017)材料的已加工表面最光滑,粗糙度值最小;12L14+Te(0.05)材料的已加工表面最粗糙,微观形貌显示存在较多撕裂;切削不含Te元素的12L14材料时,已加工表面形貌与粗糙度值介于二者之间;添加Te元素材料会生成MnTe等熔点较低的化合物,在切削中起到应力集中源的作用,易导致已加工表面出现微观撕裂现象,但同时减小了刀具积屑瘤形成的可能,所以易切削钢切削表面形貌的生成是二者因素综合影响的结果。

涂层刀具铣削HT350高强度氮型灰铸铁的磨损机理研究

为探究HT350高强度氮型灰铸铁的铣削性能,选用PVD涂层硬质合金刀具和CVD涂层硬质合金刀具对HT350高强度氮型灰铸铁进行铣削试验,对比研究两种刀具的磨损形貌,通过极差分析探究切削三因素对磨损带宽的影响,并对磨损区的元素分布进行了观测。结果表明:相同铣削用量条件下,PVD涂层刀具前刀面的磨损情况比CVD涂层刀具更严重,铣削速度V_(c)对刀具的磨损带宽影响最大,其次是背吃刀量a_(p),最小是进给量f_(z)。在低切削速度(V_(c)=100~200m/min)时,刀具磨损以磨粒磨损和黏结磨损为主;在高切削速度(V_(c)=200~250m/min)时,刀具磨损以扩散磨损和氧化磨损为主。PVD涂层中的TiAlN被氧化生成Al_(2)O_(3),同时Al_(2)O_(3)在加工过程中不断剥落,导致PVD涂层刀具的磨损情况更加严重。

基于GT-CBR的汽轮机叶片智能CAM系统研发

针对目前小批量、多种类汽轮机叶片的数控加工程序编制效率低、耗时较长的问题,设计了基于GT-CBR的汽轮机叶片CAM系统。该系统依据实际工艺案例与叶片典型特征,利用成组技术生成工艺路线并简化多参数实例推理问题;提出了AHP属性权重法、距离加权的KNN算法与动态阈值算法相结合的策略,实现叶片数控加工工艺参数的实例推理与数控程序自动生成;利用UG/NX API与MySQL数据库开发了汽轮机叶片智能CAM系统原型,并对系统进行了测试,验证了系统的有效性。

基于构造绝对值三角函数的光栅信号细分

为了进一步提高光栅传感器的测量精度,需要对信号进行细分,但光栅莫尔信号的细分精度取决于信号的质量。本文利用归一化并结合CORDIC的方法补偿了直流、幅值、相位等误差,利用补偿后的信号构造绝对值三角函数,实现一个完整周期信号的16倍细分,并通过MATLAB进行了仿真,验证了该方法的可行性。